Lagerprüfstand erlangt volle Funktionalität

Mit dem neuen Lagerprüfstand BEAT 6.1 in Hamburg wurden in den letzten Monaten die ersten Blattlager in einem stark vereinfachten aber branchenüblichen Aufbau geprüft. Durch den Einbau von speziell gefertigten Hybridbauteilen sind ab jetzt auch dynamische Lasten auf das Lager aufprägbar, was besonders realistische Testbedingungen schafft. Pünktlich zur Standorteröffnung am 6. Mai präsentiert sich der jüngste Prüfstand des IWES-Portfolios den Gästen mit nun voller Einsatzfähigkeit. Die verbesserte Kenntnis von Schäden und Schadensverläufen an den hochbelasteten Lagern einer Windenergieanlage fließt nun direkt in die Konstruktionspraxis ein, die bisher stark auf Erfahrungen basierte. Optimierte Blattlager beugen Anlagenstillständen vor und tragen dazu bei, den Anlagenbetrieb wirtschaftlicher zu machen.

Lager zählen zu den besonders belasteten Komponenten und weisen eine vergleichsweise hohe Ausfallrate auf. Sie sind ein Flaschenhals für das weitere Anlagenwachstum. In Hamburg sind die ersten Prüf-Durchläufe im Dauerbetrieb von Lagern erfolgt und werden noch bis Mitte August fortgesetzt. Für Dauerlaufprüfungen von Lagern von Windenergieanlagen bis zu 10 MW erzeugen Prüfingenieure des Fraunhofer IWES mittels einer komplexen Datenanalyse Zeitreihen, die unterschiedliche Schadensmechanismen nachbilden. Damit ist es möglich, die Widerstandsfähigkeit von Lagern vor ihrer Installation an einer Windenergieanlage in nur wenigen Monaten für ihre komplette Betriebsdauer zu prüfen. Das Ziel des Prüfstandes BEAT 6.1 (Bearing Endurance and Acceptance Test rig) ist eine möglichst realistische Nachbildung der Lasten, die auf die 10 Tonnen schweren Lager im Betrieb einwirken.

Die Erweiterung des Prüfstandes um Hybridbauteile war daher der letzte entscheidende Ausbauschritt: Dort, wo eine Windenergieanlage steifere Anschlusskonstruktionen aufweist (z.B. an den Gurten des Rotorblattes), bringen auch die Bauteile Lasten in das Lager ein; dort, wo die Konstruktion nachgiebiger ist - z.B. an der Hinterkante des Rotorblattes – sind auch die Bauteile elastischer. Auf diese Weise werden dynamische Lasten abgebildet und eine realistische Prüfsituation erzeugt.

„Der neue Prüfstand am Institutsstandort Hamburg bündelt Aktivitäten und erweitert sie um experimentelle Testmöglichkeiten für Lager von Windenergieanlagen der nächsten Generation. Mit dem Prüfstand BEAT 6.1. erweitert das Fraunhofer IWES das Portfolio von Validierungsleistungen, das Anlagen- und Komponentenhersteller dabei unterstützt, Weiter- oder Neuentwicklungen vor der Markteinführung abzusichern“, so Andreas Reuter, Institutsleiter Fraunhofer IWES.

Mit dem neuen Prüfstand wurden von Beginn an Rotorblattlager mit 5 Metern Durchmesser aus dem Forschungsprojekt HAPT (Highly Accelerated Pitch Bearing Test) untersucht.  Die Versuchsreihen mit Funktions- und Dauertests reichen noch bis zum Sommer 2021. Damit werden die Möglichkeiten der Validierung von Blattlagern auf ein hohes Niveau angehoben.

Zusammen mit den Forschungspartnern, dem Lagerhersteller IMO und dem Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) der Leibniz Universität Hannover sollen Methoden zur beschleunigten Prüfung von Blattlagern entwickelt werden.

„Die Möglichkeit IMO Lager auf diesem einzigartigen Prüfstand testen zu können gibt uns einen großen Wissensvorsprung. Bei der Auslegung neuer und immer größer werdender Lager können wir zukünftig auf Vergleiche unterschiedlicher Lagerkonzepte zurückgreifen“, erläutert Dr. Henrik Albertsen, Leiter Anwendungstechnik bei IMO.

Der Prüfstand wird am 6. Mai 2019 zusammen mit dem Institutsstandort Hamburg feierlich eingeweiht. Nach den Prüfdurchläufen in dem öffentlichen Projekt steht die Infrastruktur allen Interessierten offen.

© Ulrich Perrey

Großlagerprüfstand